RU2385343C1 - Method of processing carbon and/or carbon containing products and reactor for implementation of this method - Google Patents

Method of processing carbon and/or carbon containing products and reactor for implementation of this method Download PDF

Info

Publication number
RU2385343C1
RU2385343C1 RU2008148491/15A RU2008148491A RU2385343C1 RU 2385343 C1 RU2385343 C1 RU 2385343C1 RU 2008148491/15 A RU2008148491/15 A RU 2008148491/15A RU 2008148491 A RU2008148491 A RU 2008148491A RU 2385343 C1 RU2385343 C1 RU 2385343C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zone
reactor
synthesis
hydrogenation
temperature
Prior art date
Application number
RU2008148491/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Викторович Анигуркин (RU)
Максим Викторович Анигуркин
Асланбек Хажмурадович Арсамаков (RU)
Асланбек Хажмурадович Арсамаков
Грачья Пайлакович Бадалян (RU)
Грачья Пайлакович Бадалян
Денис Игоревич Долматов (RU)
Денис Игоревич Долматов
Алексей Васильевич Ерусланов (RU)
Алексей Васильевич Ерусланов
Вячеслав Александрович Панфилов (RU)
Вячеслав Александрович Панфилов
Павел Вениаминович Поляков (RU)
Павел Вениаминович Поляков
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз"
Общество С Ограниченной Ответственностью "Мировые Экологические Стандарты"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз", Общество С Ограниченной Ответственностью "Мировые Экологические Стандарты" filed Critical Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз"
Priority to RU2008148491/15A priority Critical patent/RU2385343C1/en
Priority to PCT/RU2009/000675 priority patent/WO2010068139A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2385343C1 publication Critical patent/RU2385343C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C10B49/04Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated
    • C10B49/06Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated according to the moving bed type
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/002Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal in combination with oil conversion- or refining processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Abstract

FIELD: oil and gas industry. ^ SUBSTANCE: disclosed method is realised at special reactor equipped with temperature sensors. Zone of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons at temperature 250-400C is formed directly after zone of coking and pyrolysis. Temperature 850-1300C is maintained in zone of burning. Chemically free carbon is extracted in zone of coking and pyrolysis; it is treated with water steam in zone of burning thus producing free hydrogen supplied into zone of synthesis and hydrogenation. Synthesis and hydrogenation of hydrocarbons is successively carried out, also vacuum is created inside working space of the reactor and process is performed at presence of a catalyst contained in composition of packing material. ^ EFFECT: reduced power consumption of process, expanded process functionality at control over chemical composition and increased yield of products ready for utilisation, their upgraded quality. ^ 7 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Группа изобретений относится к области промышленной переработки углерод- и углеводородсодержащих продуктов и может быть использована, в частности, для переработки разнообразных техногенных и бытовых отходов, для переработки низкокачественных горючих полезных ископаемых, таких, например, как бурые угли, горючие сланцы и им подобных.The group of inventions relates to the field of industrial processing of carbon- and hydrocarbon-containing products and can be used, in particular, for processing a variety of industrial and household waste, for processing low-quality combustible minerals, such as, for example, brown coal, oil shale, and the like.

Проблема переработки разнообразных низкокачественных горючих полезных ископаемых, бытовых и техногенных отходов, включающих углеродную и углеводородную составляющие, стоит весьма остро. Разработаны разнообразные способы, позволяющие разложить углерод- и углеводородсодержащие продукты на составляющие, однако использовать для дальнейшей переработки, например, в качестве горючего компонента можно лишь их определенную часть. Оставшаяся часть представляет собой, как правило, токсичные отходы, а в случае с исходными отходами - даже более токсичные по сравнению с ними. И хотя утилизация оставшихся после переработки продуктов возможна, однако из-за больших затрат она является экономически неэффективной. Кроме этого, следует отметить одну немаловажную особенность реализации процессов переработки низкокачественных горючих полезных ископаемых и упомянутых отходов - они, в большинстве существующих способов, реализуются в масштабах лабораторных установок. При переходе на промышленные масштабы реализации сразу же сказывается экономическая неэффективность проектов, связанная, в первую очередь, с необходимостью дополнительной утилизации попутных химических компонентов, полученных в ходе основного процесса. Именно по этой причине промышленная переработка низкокачественных горючих полезных ископаемых, а также углерод- и углеводородсодержащих отходов не получила широкого распространения.The problem of processing a variety of low-quality combustible minerals, household and industrial waste, including carbon and hydrocarbon components, is very acute. A variety of methods have been developed that allow decomposing carbon and hydrocarbon-containing products into components, however, only a certain part of them can be used for further processing, for example, as a combustible component. The rest is usually toxic waste, and in the case of the original waste - even more toxic compared to them. And although disposal of the products remaining after processing is possible, however, due to the high costs, it is economically inefficient. In addition, it should be noted one important feature of the implementation of processes for processing low-quality combustible minerals and the mentioned waste - they, in most existing methods, are implemented on a laboratory scale. When switching to the industrial scale of implementation, the economic inefficiency of projects is immediately affected, associated primarily with the need for additional disposal of associated chemical components obtained during the main process. For this reason, the industrial processing of low-quality combustible minerals, as well as carbon- and hydrocarbon-containing wastes, is not widespread.

Известен способ переработки твердых бытовых отходов путем их газификации, реализованный в реакторе с огнеупорной футеровкой длиной 1600 мм и внутренним диаметром 250 мм, для чего в вертикальную шахтную печь противотоком подают газифицирующий агент, содержащий кислород, отходы (как правило, перемешанные с кусковым топливом) последовательно пребывают в зоне нагревания и сушки, зоне пиролиза, зоне горения (окисления) и зоне охлаждения, при этом максимальную температуру в реакторе поддерживают в пределах 700-1400°С путем регулирования по меньшей мере массовой доли кислорода в газифицирующем агенте, и/или массовой доли негорючего материала в отходах, и/или массовой доли горючего материала в отходах, причем процесс осуществляют периодически, для чего загрузку отходов и выгрузку твердых продуктов переработки производят после остановки реактора [описание изобретения к патенту РФ №2079051 от 1994.06.23, МПК6 F23G 5/027, опубл. 1997.05.10]. В итоге обеспечивается эффективная переработка ТБО, в том числе низкокалорийных, без использования дополнительных источников энергии и с получением экологически приемлемых (после соответствующей очистки) продуктов.A known method of processing solid domestic waste by gasification, implemented in a reactor with refractory lining with a length of 1600 mm and an inner diameter of 250 mm, for which a gasifying agent containing oxygen is fed countercurrently into a vertical shaft furnace, the wastes (usually mixed with lumpy fuel) are sequentially stay in the heating and drying zone, the pyrolysis zone, the combustion (oxidation) zone and the cooling zone, while the maximum temperature in the reactor is maintained within 700-1400 ° C by adjusting at least m Here is the mass fraction of oxygen in the gasifying agent, and / or the mass fraction of non-combustible material in the waste, and / or the mass fraction of combustible material in the waste, the process being carried out periodically, for which the waste is loaded and the solid products are unloaded after the reactor is stopped [description of the invention RF patent No. 2079051 from 1994.06.23, IPC 6 F23G 5/027, publ. 1997.05.10]. As a result, efficient processing of solid waste, including low-calorie, without the use of additional energy sources and with the production of environmentally acceptable (after appropriate treatment) products is ensured.

Недостатком способа является высокий удельный расход газа-окислителя, что приводит к образованию излишнего количества оксидов и кислотных компонентов в продукт-газе и необходимость в загрузке дополнительного твердого кускового топлива в случае низкой калорийности перерабатываемого продукта, а также его низкая производительность.The disadvantage of this method is the high specific consumption of the oxidizing gas, which leads to the formation of an excessive amount of oxides and acid components in the product gas and the need to load additional solid lump fuel in the case of low calorific value of the processed product, as well as its low productivity.

Известен способ переработки горючих твердых бытовых отходов, являющийся модификацией способа по патенту РФ №2079051, отличие которого заключается в том, что температуру в реакторе поддерживают в пределах от 800 до 1300°С, в качестве газифицирующего агента используются дымовой газ, преимущественно в смеси с воздухом, а выделяющийся при сушке водяной пар включают в состав газифицирующего агента [описание изобретения к патенту РФ №2150045 от 1998.01.22, МПК7 F23G 5/027, опубл. 2000.05.27]. Способ обеспечивает переработку ТБО без подвода тепла извне с высокой энергетической эффективностью, высоким выходом ценных продуктов, включая смолы пиролиза и горючий газ, и высокой общей энергетической эффективностью процесса.A known method of processing combustible solid household waste, which is a modification of the method according to RF patent No. 2079051, the difference of which is that the temperature in the reactor is maintained in the range from 800 to 1300 ° C, uses flue gas as a gasification agent, mainly in a mixture with air , and the water vapor released during drying is included in the composition of the gasification agent [description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2150045 from 1998.01.22, IPC 7 F23G 5/027, publ. 2000.05.27]. The method provides the processing of solid waste without supplying heat from the outside with high energy efficiency, high yield of valuable products, including pyrolysis resins and combustible gas, and high overall energy efficiency of the process.

Недостатком способа является наличие избыточного количества химически несвязанного углерода в твердом остатке на выходе из реактора, высокое содержание воды, оксидов и кислотных компонентов в продукт-газе, что делает неэффективным его полное использование. Кроме этого, при осуществлении способа имеют место значительные потери тепла с дымовыми газами и он отличается низкой производительностью.The disadvantage of this method is the presence of an excess of chemically unbound carbon in the solid residue at the outlet of the reactor, a high content of water, oxides and acid components in the product gas, which makes its full use ineffective. In addition, when implementing the method, there are significant heat losses with flue gases and it is characterized by low productivity.

Известен способ переработки конденсированных горючих, являющийся модификацией способа по патенту РФ №2079051, для чего в реактор загружают шихту, состоящую из горючих компонентов и кускового твердого негорючего материала, устанавливают газовый поток сквозь загрузку с подачей в реактор газифицирующего агента с кислородом, водяным паром и углекислым газом, выводят продукты переработки из реактора, где последовательные сечения упомянутой загрузки последовательно пребывают в зонах нагревания, пиролиза, коксования, газификации и охлаждения, регулируют температуры в зоне горения в пределах от 800 до 1300°С, выгружают из реактора твердые продукты, сжигают по крайней мере часть газообразных, при этом в качестве газифицирующего агента используют дымовой газ в смеси с воздухом и водяным паром, причем управление процессом осуществляют изменением доли дымового газа в газифицирующем агенте [описание изобретения к патенту РФ №2152561 от 1998.01.22, МПК7 F23G 5/027, опубл. 2000.07.10]. В результате обеспечивается переработка конденсированных горючих без подвода тепла извне с высокой энергетической эффективностью, высоким выходом ценных продуктов, включая смолы пиролиза и горючий газ.There is a known method of processing condensed fuels, which is a modification of the method according to RF patent No. 2079051, for which a charge consisting of combustible components and a lump of solid non-combustible material is loaded into the reactor, a gas flow is established through the charge by supplying a gasifying agent with oxygen, water vapor and carbon dioxide to the reactor by gas, the processed products are removed from the reactor, where successive sections of the aforementioned charge are sequentially located in the zones of heating, pyrolysis, coking, gasification and cooling control the temperature in the combustion zone from 800 to 1300 ° C, unload solid products from the reactor, burn at least part of the gaseous ones, using flue gas mixed with air and water vapor as a gasification agent, and the process is controlled by a change the share of flue gas in the gasifying agent [description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2152561 from 1998.01.22, IPC 7 F23G 5/027, publ. 2000.07.10]. The result is the processing of condensed fuels without supplying heat from the outside with high energy efficiency, high yield of valuable products, including pyrolysis resins and combustible gas.

Недостатком способа является избыточное количество химически несвязанного углерода в твердом остатке на выходе из реактора, высокое содержание воды, оксидов и кислотных компонентов в продукт-газе, что снижает эффективность его дальнейшего использования, а также его низкая производительность.The disadvantage of this method is the excessive amount of chemically unbound carbon in the solid residue at the outlet of the reactor, the high content of water, oxides and acid components in the product gas, which reduces the efficiency of its further use, as well as its low productivity.

Известен способ обезвреживания и уничтожения твердых отходов, преимущественно госпитальных, содержащих горючие материалы, включающий загрузку отходов в камеру газификации, их первоначальное зажигание с образованием зоны газификации, подачи в нее газифицирующего агента, продвижение отходов по камере, проведение пиролиза при относительном недостатке воздуха и последующее дожигание продуктов пиролиза в камере дожигания при избытке воздуха, регулирование подачи воздуха в зависимости от температур в камерах газификации и дожигания, при этом вывод газообразных продуктов газификации осуществляют непосредственно из зоны газификации при температуре не ниже 800°С и обеспечивают подвод тепла к зоне газификации путем нагрева отходящими газами стенок камеры газификации при температуре в пределах 800-1200°С [описание изобретения к патенту РФ №2089786 от 1994.06.23, МПК6 F23G 5/00, опубл. 1997.09.10].A known method of disposal and destruction of solid waste, mainly hospital, containing combustible materials, including loading the waste into the gasification chamber, their initial ignition with the formation of a gasification zone, supplying a gasifying agent to it, moving the waste through the chamber, carrying out pyrolysis with a relative lack of air and subsequent afterburning pyrolysis products in the afterburning chamber with excess air, regulating the air supply depending on the temperatures in the gasification and afterburning chambers, at this withdrawal of gaseous gasification products is carried out directly from the gasification zone at a temperature not lower than 800 ° C and provide heat to the gasification zone by heating the walls of the gasification chamber with exhaust gases at a temperature in the range of 800-1200 ° C [description of the invention to RF patent No. 2089786 from 1994.06 .23, IPC 6 F23G 5/00, publ. 1997.09.10].

Недостатком способа является высокий удельный расход газа-окислителя, высокая температура продукт-газа на выходе из камеры газификации, образование излишнего количества оксидов и кислотных компонентов в газе на выходе из камеры дожигания, необходимость в дополнительном источнике нагрева в случае низкой калорийности и высокой влажности загружаемого продукта для инициирования и поддержания процесса газификации, а также его низкая производительность. Кроме этого, способ отличается низкой производительностью и невозможностью реализации в промышленных объемах.The disadvantage of this method is the high specific consumption of the oxidizing gas, the high temperature of the product gas at the outlet of the gasification chamber, the formation of an excessive amount of oxides and acid components in the gas at the outlet of the afterburner, the need for an additional heating source in the case of low calorific value and high humidity of the charged product to initiate and maintain the gasification process, as well as its low productivity. In addition, the method is characterized by low productivity and the impossibility of implementation in industrial volumes.

Известен способ переработки изношенных шин, включающий их термическое разложение при 400-600°С с образованием парогазовых продуктов и твердого углеродного остатка, разделение их на жидкие и парообразные фазы и твердый углеродный остаток, разделение жидкой фазы на легкую и тяжелую фракции, измельчение углеродного остатка, гранулирование углеродного остатка с использованием смачивающей жидкости, карбонизацию углеродного остатка, а образующиеся в предлагаемом процессе газы и легкие смолы подают на сжигание в топки реактора, карбонизатора и активатора [описание изобретения к патенту РФ №2142357 от 1998.07.03, МПК6. В29В 17/00, C10G 1/10, C08J 11/02, опубл. 1999.12.10]. Способ уменьшает объем и спектр выбросов от процесса переработки изношенных шин.A known method of processing used tires, including their thermal decomposition at 400-600 ° C with the formation of vapor-gas products and a solid carbon residue, their separation into liquid and vapor phases and a solid carbon residue, separation of the liquid phase into light and heavy fractions, grinding of the carbon residue, granulation of the carbon residue using a wetting liquid, carbonization of the carbon residue, and the gases and light resins formed in the proposed process are fed to the combustion furnaces of the reactor, carbonizer and activator [description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2142357 of 1998.07.03, IPC 6 . B29B 17/00, C10G 1/10, C08J 11/02, publ. 1999.12.10]. The method reduces the volume and spectrum of emissions from the process of processing used tires.

Недостатком способа является его недостаточная производительность и необходимость сжигании собственных пиролизных газов и легких смол для поддержания теплового режима реактора, что приводит к высокому расходу газа-окислителя и образованию излишнего количества оксидов и кислотных компонентов.The disadvantage of this method is its lack of performance and the need to burn its own pyrolysis gases and light resins to maintain the thermal regime of the reactor, which leads to a high consumption of oxidizing gas and the formation of an excessive amount of oxides and acid components.

Известен способ переработки горючих отходов, таких как изношенные шины и подобные полимерные отходы, содержащие каучук, путем пиролиза полимерной составляющей шин с тем, чтобы получить углеводородные продукты пиролиза и топливный газ, для чего шихту из кусков шин или смеси кусков шин с твердым негорючим материалом загружают в реактор, максимальную температуру в котором поддерживают в пределах 800-1700°С, и в противотоке кислородсодержащего газифицирующего агента (воздуха) организуют последовательное прохождение загруженной шихты через зону предварительного нагрева, зону пиролиза, зону коксования, зону горения и зону охлаждения шихты, осуществляют выгрузку из реактора твердого остатка и выводят целевой продукт переработки в виде аэрозоля, содержащего пары и мелкие капли смол пиролиза и горючий газ с температурой ниже 300°С, регулируя при этом скорость подачи газифицирующего агента, и/или массовое отношение расхода газифицирующего агента, и/или расход шихты, и/или состав газифицирующего агента, и/или состав шихты [описание изобретения к патенту РФ №2062284 от 1994.06.23, МПК6 С10В 49/04, С10В 57/04, F23G 5/027, опубл. 1996.06.20]. Процесс ведут без подвода тепла с высокой энергетической эффективностью и высоким выходом продуктов.A known method of processing combustible waste, such as worn tires and similar polymer waste containing rubber, by pyrolysis of the polymer component of the tire in order to obtain hydrocarbon pyrolysis products and fuel gas, for which the charge from pieces of tires or a mixture of pieces of tires with solid non-combustible material is loaded in the reactor, the maximum temperature in which is maintained within 800-1700 ° C, and in the countercurrent of an oxygen-containing gasifying agent (air), a sequential passage of the charged charge through the well, preheating, pyrolysis zone, coking zone, combustion zone and charge cooling zone, the solid residue is unloaded from the reactor and the target product is discharged in the form of an aerosol containing fumes and small drops of pyrolysis resins and combustible gas with a temperature below 300 ° C, adjusting wherein the feed rate of the gasification agent, and / or the mass ratio of the consumption of the gasification agent, and / or the charge consumption, and / or the composition of the gasification agent, and / or the composition of the charge [description of the invention to RF patent No. 2062284 of 1994.06.23, IPC 6 C10B 49/0 4, C10B 57/04, F23G 5/027, publ. 1996.06.20]. The process is conducted without heat supply with high energy efficiency and high yield of products.

Недостатком способа является необходимость использования в составе газифицирующего агента воды или диоксида углерода, а также необходимость введения в зону горения и/или охлаждения воды для регулирования теплового режима, что приводит к дополнительным затратам тепла и снижению теплотворной способности продукт-газа на выходе из реактора, а также образованию излишнего количества оксидов и кислотных компонентов в продукт-газе ввиду излишне высокой температуры в зоне горения.The disadvantage of this method is the need to use water or carbon dioxide as part of the gasification agent, as well as the need to introduce water into the combustion and / or cooling zone to regulate the thermal regime, which leads to additional heat costs and a decrease in the calorific value of the product gas at the outlet of the reactor, and also the formation of an excessive amount of oxides and acid components in the product gas due to the excessively high temperature in the combustion zone.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому способу переработки горючих углерод- и углеводородсодержащих отходов является способ экологически чистой утилизации маслоотходов или шламов и иных отходов, содержащих тяжелые, в том числе жидкие, углеводороды [описание изобретения к патенту РФ №2116570 от 1996.09.25, МПК6 F23G 7/00, F23G 7/05, опубл. 1998.07.27]. Способ включает послойную высокотемпературную обработку отходов в реакторе, при подаче кислородсодержащего агента и водяного пара, сжигание части отходов, пиролиз горючих составляющих отходов с образованием парогазовых продуктов с преимущественным содержанием углеводородов и твердых остатков, их охлаждение, отвод и выведение из рабочей зоны реактора.The closest in combination of essential features of the claimed method of processing combustible carbon and hydrocarbon-containing waste is a method of environmentally friendly disposal of oil waste or sludge and other waste containing heavy, including liquid, hydrocarbons [description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 21116570 of 1996.09.25, IPC 6 F23G 7/00, F23G 7/05, publ. 1998.07.27]. The method includes a high-temperature layer-by-layer treatment of waste in the reactor, when an oxygen-containing agent and water vapor are supplied, burning part of the waste, pyrolysis of combustible waste constituents with the formation of gas-vapor products with a predominant content of hydrocarbons and solid residues, their cooling, removal and removal from the reactor working zone.

Недостатками способа является необходимость использования в составе газифицирующего агента воды, что приводит к дополнительным затратам тепла и снижению теплотворной способности продукт-газа на выходе из реактора, необходимость в загрузке дополнительного твердого кускового топлива в случае низкой калорийности перерабатываемого продукта, а также повышенный расход кислорода в составе газифицирующего агента и образование излишнего количества оксидов и кислотных компонентов при сжигании продукт-газа. Кроме этого, способ реализован на уровне лабораторного эксперимента, что не дает возможности оценить его потенциал и технологические особенности.The disadvantages of the method are the need to use water as a gasification agent, which leads to additional heat costs and a decrease in the calorific value of the product gas at the outlet of the reactor, the need to load additional solid lump fuel in the case of a low calorific value of the processed product, as well as an increased oxygen consumption in the composition gasification agent and the formation of an excessive amount of oxides and acid components during the combustion of the product gas. In addition, the method is implemented at the level of a laboratory experiment, which makes it impossible to assess its potential and technological features.

Задача, решаемая первым изобретением группы и достигаемый технический результат заключаются в создании очередного экологически чистого высокопроизводительного способа высокотемпературной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, снижении его энергетической емкости, расширении технологических возможностей в части управления химическим составом и увеличении выхода готовых к дальнейшему использованию продуктов, а также улучшении их качества.The problem to be solved by the first invention of the group and the technical result achieved is to create another environmentally friendly high-performance method for high-temperature processing of combustible carbon and / or hydrocarbon-containing products, reduce its energy capacity, expand technological capabilities in terms of controlling the chemical composition and increasing the yield of products ready for further use as well as improving their quality.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в способе переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включающем их послойную высокотемпературную обработку в реакторе в присутствии насадки при подаче кислородсодержащего агента и водяного пара, сжигание, коксование и пиролиз горючих составляющих, образование парогазовой смеси и твердых остатков, их охлаждение, отвод и выведение из рабочего пространства реактора, непосредственно за зоной коксования и пиролиза формируют зону синтеза и гидрирования углеводородов с температурой 250-400°С, в зоне горения поддерживают температуру 850-1300°С, в зоне коксования и пиролиза выделяют химически несвязанный углерод и в зоне горения обрабатывают его водяным паром с образованием свободного водорода, который подают в зону синтеза и гидрирования, последовательно осуществляя синтез и гидрирование углеводородов, при этом внутри рабочего пространства реактора формируют разрежение и процесс ведут в присутствии катализатора, который входит в состав насадки.To solve the problem and achieve the claimed technical result in a method for processing combustible carbon and / or hydrocarbon-containing products, including their high-temperature layer-by-layer processing in the reactor in the presence of a nozzle when supplying an oxygen-containing agent and water vapor, burning, coking and pyrolysis of combustible components, the formation of a gas-vapor mixture and solid residues, their cooling, removal and removal from the reactor working space, immediately behind the coking and pyrolysis zone, form a zone of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons with a temperature of 250-400 ° C, maintain a temperature of 850-1300 ° C in the combustion zone, chemically unbound carbon is emitted in the coking and pyrolysis zone and treated with water vapor in the combustion zone to form free hydrogen, which is fed into the synthesis zone and hydrogenation, sequentially carrying out the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons, while inside the working space of the reactor form a vacuum and the process is conducted in the presence of a catalyst, which is part of the nozzle.

Кроме этого:Besides:

- в зону синтеза и гидрирования углеводородов вводят дополнительный водород;- additional hydrogen is introduced into the zone of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons;

- насадка дополнительно содержит химически несвязанный углерод;- the nozzle further comprises chemically unbound carbon;

- насадка выполнена из золы уноса, содержащей химически несвязанный углерод.- the nozzle is made of fly ash containing chemically unbound carbon.

Каждый цитируемый выше из уровня техники способ может быть реализован на соответствующем устройстве.Each method cited above from the prior art can be implemented on a corresponding device.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому устройству - реактору для переработки горючих углерод- и углеводородосодержащих отходов - является представленное в виде схемы устройство периодического или непрерывного действия для экологически чистой утилизации маслоотходов или шламов и иных отходов [описание изобретения к патенту РФ №2116570], которое включает оборудованную соответствующими контрольно-измерительными приборами герметичную рабочую камеру с расположенными в технологической последовательности рабочими зонами: выгрузки твердых остатков переработки с выгрузным окном, подачи воздуха и водяного пара, нагрева воздуха и водяного пара, горения, коксования, пиролиза, нагрева отходов, отбора парогазовых продуктов с, по меньшей мере, одним каналом отбора и загрузки отходов со шлюзом, причем каждая зона снабжена температурными датчиками, а каналы подачи воздуха и отбора парогазовых продуктов снабжены датчиками давления.The closest in terms of the essential features of the claimed device — a reactor for processing combustible carbon and hydrocarbon-containing wastes — is a batch or continuous-cycle device for the environmentally friendly disposal of oil waste or sludge and other wastes [description of the invention to the RF patent No. 2116570], which includes a sealed working chamber equipped with appropriate control and measuring instruments with workstations located in the technological sequence such zones: unloading solid residues of processing with an unloading window, supplying air and water vapor, heating air and water vapor, burning, coking, pyrolysis, heating waste, selection of combined-cycle products with at least one waste collection and loading channel with a gateway, moreover, each zone is equipped with temperature sensors, and the air supply and selection of combined-cycle products are equipped with pressure sensors.

Данному устройству присущи те же недостатки, что и реализованному по нему способу.This device has the same disadvantages as the method implemented by it.

Задача, решаемая вторым изобретением группы и достигаемый технический результат заключаются в создании экономичного реактора, который реализует экологически чистый высокопроизводительный способ переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов по первому изобретению, обеспечивающий снижение энергетической емкости процесса, расширение технологических возможностей в процессе высокотемпературной обработки отходов, увеличение выхода готовых к дальнейшему использованию продуктов и улучшение их качества.The problem solved by the second invention of the group and the technical result achieved is to create an economical reactor that implements an environmentally friendly high-performance method for processing combustible carbon and / or hydrocarbon-containing products according to the first invention, which reduces the energy capacity of the process, expanding technological capabilities in the process of high-temperature waste treatment, increasing the yield of products ready for further use and improving their quality.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата реактор для переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включает герметичную рабочую камеру с расположенными в технологической последовательности рабочими зонами: выгрузки твердых остатков переработки с выгрузным окном, подачи воздуха и водяного пара через соответствующие каналы, нагрева воздуха и водяного пара, горения, коксования и пиролиза, нагрева продуктов переработки, отбора парогазовой смеси с, по меньшей мере, одним каналом отбора, и зоной загрузки продуктов переработки со шлюзом, причем каждая зона снабжена, по меньшей мере, одним температурным датчиком, а зоны нагрева воздуха и водяного пара и отбора парогазовой смеси снабжены датчиками давления, при этом рабочая камера содержит оснащенную дополнительными температурными датчиками зону синтеза и гидрирования углеводородов, расположенную непосредственно за зоной коксования и пиролиза.To solve the problem and achieve the claimed technical result, the reactor for processing combustible carbon and / or hydrocarbon-containing products includes a sealed working chamber with working zones located in the technological sequence: unloading solid processing residues with an unloading window, air and water vapor through the corresponding channels, heating of air and water vapor, combustion, coking and pyrolysis, heating of processed products, selection of a gas-vapor mixture with at least one channel ohm selection, and the loading zone of the processed products with a gateway, each zone equipped with at least one temperature sensor, and the heating zones of air and water vapor and the selection of the gas mixture are equipped with pressure sensors, while the working chamber contains a synthesis zone equipped with additional temperature sensors and hydrogenation of hydrocarbons located directly behind the coking and pyrolysis zone.

Кроме этого:Besides:

- зона синтеза и гидрирования углеводородов выполнена с возможностью поддерживания рабочей температуры 250-400°С;- the zone of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons is configured to maintain a working temperature of 250-400 ° C;

- зона синтеза и гидрирования углеводородов снабжена, по меньшей мере, двумя, расположенными на разных уровнях каналами дополнительной подачи водорода.- the zone of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons is equipped with at least two channels of additional hydrogen supply located at different levels.

Изобретения поясняются чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 показана конструкция реактора для переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих отходов - общий вид;- figure 1 shows the design of the reactor for processing combustible carbon and / or hydrocarbon-containing waste - a General view;

- на фиг.2 изображена схема распределения характерных рабочих зон в реакторе.- figure 2 shows a distribution diagram of the characteristic working areas in the reactor.

Способ переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов реализуется на соответствующем оборудовании - в реакторе, который включает герметичную теплоизолированную рабочую камеру 1 с расположенными в технологической последовательности рабочими зонами: выгрузки твердых остатков переработки 2 с выгрузным окном 3; подачи воздуха и водяного пара 4 через каналы 5; нагрева воздуха и водяного пара 6; горения 7; коксования и пиролиза 8; нагрева продуктов переработки 9; отбора парогазовой смеси 10 с, по меньшей мере, одним каналом 11 ее отбора; и зоной 12 загрузки продуктов переработки со шлюзом (условно не показан), причем каждая зона снабжена, по меньшей мере, одним температурным датчиком 13 соответствующей конструкции, а зоны нагрева воздуха и водяного пара 6 и отбора парогазовой смеси 10 (пересекается с зоной 12 загрузки продуктов переработки) снабжены датчиками давления 14, при этом рабочая камера 1 содержит оснащенную температурными датчиками 15 зону 16 синтеза и гидрирования углеводородов, расположенную непосредственно за зоной 8 коксования и пиролиза. Особенностями реактора является то, что зона 16 синтеза и гидрирования углеводородов выполнена с возможностью поддерживания рабочей температуры 250-400°С, причем эта зона 16 снабжена, по меньшей мере, двумя, расположенными на разных уровнях каналами 17 и 18 дополнительной подачи водорода.A method for processing combustible carbon and / or hydrocarbon-containing products is implemented on the appropriate equipment — in a reactor, which includes a sealed heat-insulated working chamber 1 with working zones located in the technological sequence: unloading solid residues of processing 2 with a discharge window 3; air and water vapor 4 through channels 5; heating air and water vapor 6; burning 7; coking and pyrolysis 8; heating processed products 9; selection of the gas-vapor mixture 10 s, at least one channel 11 of its selection; and a zone 12 for loading processed products with a gateway (not shown conventionally), each zone being equipped with at least one temperature sensor 13 of a corresponding design, and a zone for heating air and water vapor 6 and a selection of gas-vapor mixture 10 (intersects with zone 12 for loading products refining) are equipped with pressure sensors 14, while the working chamber 1 contains a zone 16 for the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons equipped with temperature sensors 15, located directly behind the coking and pyrolysis zone 8. The reactor features are that the zone 16 for the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons is configured to maintain an operating temperature of 250-400 ° C, and this zone 16 is provided with at least two additional hydrogen supply channels 17 and 18 located at different levels.

Разделение реактора на зоны в определенной степени условно, поскольку эти зоны могут смещаться вдоль реактора в определенных пределах, их границы не всегда четкие и, зачастую, на этих границах происходят процессы, характерные для каждой из них. Тем не менее, при проектировании технологических процессов и проведении расчетов удобнее рассматривать эти зоны как самостоятельные. Таким образом, описываемый реактор реализует способ высокотемпературной переработки углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов в присутствии насадки с подачей кислородсодержащего агента и водяного пара, сжиганием, коксованием и пиролизом их горючих составляющих, образованием парогазовой смеси и твердых остатков, их охлаждением, отводом и выведением из рабочего пространства реактора через каналы 11, при этом непосредственно за зоной 8 коксования и пиролиза сформирована зона 16 синтеза и гидрирования углеводородов с температурой 250-400°С, в зоне 7 горения поддерживается температура 900-1300°С, в зоне 8 коксования и пиролиза выделяют химически несвязанный углерод, который в зоне горения 7 обрабатывают водяным паром с образованием свободного водорода, подаваемого в зону синтеза и гидрирования углеводородов 16, последовательно осуществляя их синтез (условный элемент 19 зоны 16) и гидрирование (условный элемент 20 зоны 16), при этом в рабочем пространстве реактора формируют разрежение и процесс ведут в присутствии катализатора, который входит в состав насадки. Особенностями способа является то, что в зону 16 синтеза и гидрирования углеводородов вводят дополнительный водород, при этом насадка дополнительно содержит химически несвязанный углерод, например, она выполнена из золы уноса, содержащей его некоторое, необходимое для использования в технологическом процессе количество.The separation of the reactor into zones is to some extent arbitrary, since these zones can be shifted along the reactor within certain limits, their boundaries are not always clear and, often, processes characteristic of each of them occur at these boundaries. Nevertheless, when designing technological processes and carrying out calculations, it is more convenient to consider these zones as independent. Thus, the described reactor implements a method for high-temperature processing of carbon and / or hydrocarbon-containing products in the presence of a nozzle with the supply of an oxygen-containing agent and water vapor, burning, coking and pyrolysis of their combustible components, the formation of a gas-vapor mixture and solid residues, their cooling, removal and removal from the working space of the reactor through channels 11, while directly behind zone 8 of coking and pyrolysis, zone 16 for the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons with a temperature of 250-4 00 ° C, a temperature of 900-1300 ° C is maintained in the combustion zone 7, chemically unbound carbon is emitted in the coking and pyrolysis zone 8, which is treated with water vapor in the combustion zone 7 to form free hydrogen supplied to the synthesis and hydrogenation zone of hydrocarbons 16, sequentially carrying out their synthesis (conditional element 19 of zone 16) and hydrogenation (conditional element 20 of zone 16), while a vacuum is formed in the working space of the reactor and the process is conducted in the presence of a catalyst, which is part of the nozzle. The features of the method is that additional hydrogen is introduced into the zone 16 of the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons, while the nozzle additionally contains chemically unbound carbon, for example, it is made of fly ash containing some amount necessary for use in the technological process.

Проанализируем существенность признаков изобретений. При реализации в соответствующем реакторе способа переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов в разделенном на зоны реакторе была сформирована дополнительная зона 16 синтеза и гидрирования углеводородов с температурой 250-400°С. Сами по себе процессы синтеза и гидрирования углеводородов изучены достаточно хорошо и многократно реализованы на практике, в частности, процесс синтеза более известный под наименованием «синтез Фишера-Тропша» [Печуро Н.С., Капкин В.Д. и Песин О.Ю. Химия и технология синтетического жидкого топлива и газа. - М.: Химия, 1986, с.265-307].We analyze the materiality of the features of inventions. When implementing a method for processing combustible carbon and / or hydrocarbon-containing products in an appropriate reactor in an area-divided reactor, an additional zone 16 for the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons with a temperature of 250-400 ° C was formed. The processes of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons per se have been studied quite well and repeatedly implemented in practice, in particular, the synthesis process better known under the name “Fischer-Tropsch synthesis” [Pechuro NS, Kapkin V.D. and Pesin O.Yu. Chemistry and technology of synthetic liquid fuel and gas. - M .: Chemistry, 1986, S. 265-307].

Макрокинетика процессов синтеза и гидрирования углеводородов является очень сложной, поскольку на протекание реакций синтеза и гидрирования влияет большое количество факторов, таких, например, как давление, температура, состав исходного газа (в продуктах пиролиза), время контакта, условия транспортирования веществ, количество передаваемого тепла и другие. Данные процессы присутствует практически во всех способах переработки отходов, однако в этих случаях они хаотичны и не поддаются управлению, поскольку зона синтеза и гидрирования в объемах известных реакторов явно не выделяется и не рассматривается в качестве самостоятельной зоны. В заявленном способе переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов сформирована самостоятельная зона 16 синтеза и гидрирования углеводородов. Это позволило поднять глубину процесса переработки сырья.The macrokinetics of the processes of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons is very complex, since the course of the synthesis and hydrogenation reactions is influenced by a large number of factors, such as pressure, temperature, composition of the source gas (in the pyrolysis products), contact time, conditions of transportation of substances, amount of heat transferred and others. These processes are present in almost all methods of waste processing, however, in these cases they are chaotic and not manageable, since the synthesis and hydrogenation zone in the volumes of known reactors is clearly not allocated and is not considered as an independent zone. In the inventive method for processing combustible carbon and / or hydrocarbon-containing products, an independent zone 16 for the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons is formed. This allowed us to raise the depth of the processing of raw materials.

Возможность поддерживать в зоне 7 горения температуру ниже 1300°С позволяет исключить образование окислов азота, при этом нижняя граница температуры 850°С обеспечивает гарантированное горение продуктов переработки. Более низкая температура горения делает неустойчивым или, даже, невозможным процесс образования водорода в зоне 7 горения в результате реакции взаимодействия углерода с водой.The ability to maintain a temperature below 1300 ° C in the combustion zone 7 eliminates the formation of nitrogen oxides, while the lower temperature limit of 850 ° C ensures guaranteed combustion of the processed products. A lower combustion temperature makes the process of hydrogen formation in the combustion zone 7 unstable or even impossible as a result of the reaction of carbon with water.

При протекании процессов синтеза и гидрирования необходимо присутствие катализатора в объеме реактора. Наиболее благоприятным для протекания разнообразных химических процессов случаем использования катализатора будет такой, когда он входит в состав насадки. Среди существующих продуктов переработки многих производств имеются такие, где органично сочетаются нейтральная для заявляемого процесса основа и наличие включений необходимых металлов на ее поверхности. Такими активными насадками могут служить отходы обогащения железорудных месторождений, твердые отходы тепловых станций, работающих на твердом топливе и другие им подобные продукты, в составе которых имеются металлические включения, способные выступать в роли катализаторов.In the course of synthesis and hydrogenation processes, the presence of a catalyst in the reactor volume is necessary. The most favorable case for the use of a variety of chemical processes is the use of the catalyst when it is part of the packing. Among the existing processed products of many industries there are those where the base, neutral for the claimed process, and the presence of inclusions of the necessary metals on its surface are organically combined. Such active nozzles may include waste from the concentration of iron ore deposits, solid waste from thermal stations operating on solid fuel, and other similar products containing metallic inclusions that can act as catalysts.

Зона 8 коксования и пиролиза заведомо не разделяется на условные зоны - зону коксования и зону пиролиза - по той причине, что в зависимости от перерабатываемого сырья их величина и, соответственно, соотношение могут варьировать в очень широких пределах, например для случая переработки твердых бытовых отходов зона пиролиза будет доминировать над зоной коксования, а для случая переработки автомобильных покрышек - наоборот.Coking and pyrolysis zone 8 is not deliberately divided into conditional zones — coking zone and pyrolysis zone — for the reason that, depending on the processed raw materials, their size and, accordingly, the ratio can vary within very wide limits, for example, for the case of processing municipal solid waste, the zone pyrolysis will dominate the coking zone, and in the case of processing of automobile tires - vice versa.

Выделение в зоне 8 коксования и пиролиза химически несвязанного углерода и обработка его водяным паром в зоне горения позволило получить свободный водород, который последовательно подают в зону 16 синтеза (19) и гидрирования (20) парогазовых продуктов, так же последовательно осуществляя синтез и гидрирование углеводородов. В зависимости от перерабатываемого сырья, полученного таким образом количества водорода может быть недостаточно для протекания реакций синтеза и гидрирования, то в этом случае предусмотрена возможность введения в соответствующую зону реактора дополнительного водорода. Ввод водорода осуществляется, по меньшей мере, в двух, разнесенных по высоте реактора уровнях. Это связано с тем, что водород может понадобиться как на стадии синтеза углеводородов, так и на стадии их гидрирования.The evolution of chemically unbound carbon in zone 8 of coking and pyrolysis and treating it with water vapor in the combustion zone made it possible to obtain free hydrogen, which was sequentially supplied to the synthesis and hydrogenation zone (20) of vapor-gas products, also sequentially carrying out the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons. Depending on the processed raw materials, the amount of hydrogen thus obtained may not be enough for the synthesis and hydrogenation reactions to occur, in this case, it is possible to introduce additional hydrogen into the corresponding zone of the reactor. Hydrogen is introduced in at least two levels spaced apart along the height of the reactor. This is due to the fact that hydrogen may be needed both at the stage of hydrocarbon synthesis and at the stage of their hydrogenation.

Обезуглероженный остаток продуктов переработки и обезуглероженная насадка выводятся из реактора и могут быть использованы по специальному назначению, например для изготовления строительных смесей и т.д.The decarburized residue of the processed products and the decarburized nozzle are removed from the reactor and can be used for special purposes, for example, for the manufacture of building mixtures, etc.

Промышленный реактор, рассчитанный на непрерывную переработку разнообразных горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов имеет существенное преимущество перед его, условно называемыми «лабораторными», образцами маленьких размеров, в нем, благодаря большой площади поверхности зон, становится невозможной ситуация закупорки внутреннего сечения реактора разнообразными пластичными (смолистыми) веществами продуктов пиролиза - они попросту не успевают слиться в единый объем. Таким образом становится возможной ситуация беспрепятственного прохождения реакторных газов по всей высоте реактора.An industrial reactor designed for continuous processing of a variety of combustible carbon and hydrocarbon-containing products has a significant advantage over its conventionally called “laboratory” samples of small sizes; in it, due to the large surface area of the zones, it becomes impossible to clog the internal section of the reactor with various plastic (resinous ) substances of pyrolysis products - they simply do not have time to merge into a single volume. In this way, a situation of unhindered passage of reactor gases over the entire height of the reactor becomes possible.

Настоящим образом организованный процесс переработки сырья позволил сформировать разрежение порядка 500-5000 Па (50-500 мм вод. ст.) внутри реактора, что исключает попадание продуктов разложения и синтеза в окружающую среду. Таким образом, заявляемый процесс можно считать экологически безопасным.In this way, the organized process of processing raw materials allowed the formation of a vacuum of about 500-5000 Pa (50-500 mm water column) inside the reactor, which eliminates the release of decomposition and synthesis products into the environment. Thus, the claimed process can be considered environmentally friendly.

Способ переработки горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов можно реализовать на реакторе, рабочая камера которого в отличие от типовых реакторов (см. уровень техники) содержит зону 16 синтеза и гидрирования углеводородов, расположенную непосредственно за зоной 8 пиролиза и коксования. Местоположение указанной зоны 16 отмечено на реакторе соответствующими выводами температурных датчиков 15. В зоне 8 происходит полное или частичное коксование продуктов переработкиA method for processing combustible carbon and hydrocarbon-containing products can be implemented in a reactor, the working chamber of which, unlike typical reactors (see the prior art), contains a zone 16 for the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons located directly behind zone 8 of pyrolysis and coking. The location of the indicated zone 16 is marked on the reactor with the corresponding conclusions of the temperature sensors 15. In zone 8, complete or partial coking of the processed products

Для получения водорода по реакции СО+Н2O=СO22 и/или С+2Н2O=СO2+2Н2 в зону 4 через каналы 5 подают воздух и водяной пар. Целесообразно разделить подачу воздуха и водяного пара в реактор, например, осуществляя подачу воздуха через специальные каналы 21, а пара - через каналы 22. В этом случае не происходит конденсации паровоздушной смеси в трубопроводе на подходе к реактору, соответственно, не требуются затраты на ее повторное испарение. Таким образом, воздух и водяной пар, продолжая нагреваться о твердые остатки переработки и охлаждая их, поднимаются вверх в зону 7 горения для взаимодействия с углеродом и его оксидом. Выделяющийся в результате реакции водород поднимается далее вверх в зону 16 и участвует в реакциях синтеза и гидрирования углеводородов. Если имеющегося водорода окажется недостаточно, то его необходимо ввести извне через соответствующие каналы 17, 18 в огнеупорных стенках 23 реактора. Если водород оказался избыточным, то он выводится из внутреннего объема реактора вместе с другими продуктами переработки. Особенностью такого режима является то, что на выходе из реактора отсутствует свободный (несвязанный) кислород, который в соединении с водородом мог бы образовать взрывоопасную смесь.To obtain hydrogen by the reaction of CO + H 2 O = CO 2 + H 2 and / or C + 2H 2 O = CO 2 + 2H 2, air and water vapor are fed into zone 4 through channels 5. It is advisable to separate the flow of air and water vapor into the reactor, for example, by supplying air through special channels 21, and steam through channels 22. In this case, there is no condensation of the air-vapor mixture in the pipeline on the way to the reactor, respectively, the cost of its repeated evaporation. Thus, air and water vapor, while continuing to heat up on solid residues of the processing and cooling them, rise up into the combustion zone 7 to interact with carbon and its oxide. Hydrogen released as a result of the reaction rises further up to zone 16 and participates in the reactions of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons. If the available hydrogen is not enough, then it must be introduced from the outside through the corresponding channels 17, 18 in the refractory walls 23 of the reactor. If hydrogen turned out to be excessive, then it is removed from the internal volume of the reactor along with other processed products. A feature of this mode is that there is no free (unbound) oxygen at the outlet of the reactor, which, in combination with hydrogen, could form an explosive mixture.

Возможна ситуация, когда для получения дополнительного водорода можно использовать насадку, заранее содержащую химически несвязанный углерод (и металлы - катализаторы), который может быть использован в зоне 7 горения для протекания реакции взаимодействия с водой. Такую насадку возможно изготовить из золы уноса, например, ТЭС, производя ее обезуглероживание в реакторе для целей дальнейшей самостоятельной переработки.A situation is possible where, to obtain additional hydrogen, it is possible to use a nozzle containing chemically unbound carbon (and metals - catalysts) in advance, which can be used in the combustion zone 7 for the reaction of interaction with water to occur. It is possible to make such a nozzle from fly ash, for example, TPP, by decarburizing it in the reactor for the purposes of further independent processing.

В итоге, в зоне 10 выхода парогазовая смесь содержит такие продукты пиролиза и синтеза, как изопрен, дипентен, углеводороды C4-C8, составляющие бензиновую фракцию, углеводороды C9-C12, составляющие керосиновую фракцию и легкую газойлевую фракцию, а также уносимые газом в виде капель высококипящие соединения и другие вещества, состав которых зависит от исходного сырья и используемых катализаторов. Перечисленные продукты выводятся из реактора через соответствующие каналы отбора 11 для непосредственного использования или последующей переработки.As a result, in the exit zone 10, the gas-vapor mixture contains pyrolysis and synthesis products such as isoprene, dipentene, C 4 -C 8 hydrocarbons that make up the gasoline fraction, C 9 -C 12 hydrocarbons that make up the kerosene fraction and light gas oil fraction, as well as entrained gas in the form of drops, high-boiling compounds and other substances, the composition of which depends on the feedstock and the catalysts used. The listed products are removed from the reactor through the appropriate selection channels 11 for direct use or subsequent processing.

Способ переработки горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов вначале рассмотрим для случая их загрузки в реактор непрерывного действия и их дальнейшего движения сверху - вниз с полным разложением высокомолекулярных органических соединений и конверсией углеродсодержащих неорганических до оксида углерода и водорода при неизменном состоянии инертных компонентов и дальнейшего последовательного синтеза из полученных оксида углерода и водорода углеводородов и их дальнейшего гидрирования с приобретением заданных химических свойств. Такое изложение информации об изобретениях будет наиболее полно иллюстрировать работу реактора.A method for processing combustible carbon- and hydrocarbon-containing products will first be considered for the case of their loading into a continuous reactor and their further up-down movement with the complete decomposition of high molecular weight organic compounds and the conversion of carbon-containing inorganic to carbon monoxide and hydrogen with an unchanged state of inert components and further sequential synthesis from obtained carbon monoxide and hydrogen hydrocarbons and their further hydrogenation with the acquisition of specified chemical oystv. Such a presentation of information on inventions will most fully illustrate the operation of the reactor.

Продукты переработки с насадкой, содержащей катализатор (железо, оксиды железа и др.), через шлюз поступают в зону 12 загрузки реактора с температурой 20-50°С и последовательно проходят зону 9 нагрева продуктов переработки (куда входит и зона 10 отбора парогазовой смеси) с температурой 150-250°С, зону 16 синтеза и гидрирования углеводородов с температурой 250-400°С, зону 8 пиролиза и коксования с температурой 350-850°С, зону 7 горения с температурой 850-1300°С, зону 6 нагрева участвующих в процессе переработки воздуха и пара до температуры 800-1000°С, зону 4 подачи воздуха и пара с температурой 20-140°С, и зону 2 выгрузки твердых остатков переработки с температурой 20-60°С.Processing products with a nozzle containing a catalyst (iron, iron oxides, etc.) pass through a gateway to the reactor loading zone 12 at a temperature of 20-50 ° C and sequentially pass through the heating zone 9 of the processed products (which also includes the gas-vapor mixture selection zone 10) with a temperature of 150-250 ° C, zone 16 of the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons with a temperature of 250-400 ° C, zone 8 of pyrolysis and coking with a temperature of 350-850 ° C, combustion zone 7 with a temperature of 850-1300 ° C, heating zone 6 involved in the process of processing air and steam to a temperature of 800-1000 ° C, feed zone 4 air and steam with a temperature of 20-140 ° C, and zone 2 of the discharge of solid processing residues with a temperature of 20-60 ° C.

В зоне 8 пиролиза и коксования продукты переработки разлагаются на составляющие неструктурированные углеводородные фрагменты, которые поднимаясь вверх и отдавая тепло вновь поступающим продуктам переработки попадают в зону 16 синтеза и гидрирования углеводородов, образуя в основном насыщенные (предельные) углеводороды. При необходимости в зону 16 синтеза и гидрирования извне подают дополнительный водород. После того, как прошли все, запланированные процессы, получаемая парогазовая смесь, содержащая капли высококипящей жидкости, охлаждается, отдавая тепло загружаемым твердым отходам, и с температурой 190-240°С выводится за пределы реактора для дальнейшей переработки.In zone 8 of pyrolysis and coking, the processed products are decomposed into constituent unstructured hydrocarbon fragments, which rise up and give up heat to the newly incoming processed products and fall into zone 16 of the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons, forming mainly saturated (saturated) hydrocarbons. If necessary, additional hydrogen is supplied to the synthesis and hydrogenation zone 16 from the outside. After all the planned processes have passed, the resulting vapor-gas mixture containing droplets of high-boiling liquid is cooled, giving off heat to the loaded solid waste, and with a temperature of 190-240 ° C is removed outside the reactor for further processing.

Конкретные способы переработки горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов, в том числе разнообразных отходов в зависимости от их классификации, рассмотрим на следующих примерах.Specific methods for processing combustible carbon and hydrocarbon-containing products, including various wastes depending on their classification, we will consider in the following examples.

Пример 1Example 1

Переработке подлежат изношенные автомобильные шины.Worn car tires are subject to recycling.

В реактор непрерывного действия подают смесь, состоящую из 1600 кг/час порезанных кусков шин из изопренового каучука с линейными размерами 20-100 мм и из 1600 кг/час насадки с линейными размерами 25-100 мм, содержащей катализатор в виде железа и оксидов железа.A mixture consisting of 1600 kg / h of cut pieces of tires made of isoprene rubber with linear dimensions of 20-100 mm and 1600 kg / h of nozzles with linear dimensions of 25-100 mm containing a catalyst in the form of iron and iron oxides is fed into a continuous reactor.

Количественный состав компонентов, входящих в шины из изопренового каучука, следующий, кг/час:The quantitative composition of the components included in tires made of isoprene rubber, the following, kg / h:

каучук изопреновый - 776;isoprene rubber - 776;

металлический корд - (нержавеющая сталь типа Х18Н10Т) - 310;metal cord - (stainless steel type X18H10T) - 310;

углерод химически несвязанный - 310;chemically unbound carbon - 310;

кислород адсорбированный - 30;oxygen adsorbed - 30;

водород адсорбированный - 10;hydrogen adsorbed - 10;

мягчители (растительные масла, воск, высшие кислоты) - 128;softeners (vegetable oils, wax, higher acids) - 128;

сера - 30;sulfur - 30;

оксиды металлов - 6.metal oxides - 6.

Количественный состав компонентов, входящих в насадку, следующий, кг/час:The quantitative composition of the components included in the nozzle, the following, kg / hour:

шамот - 1550;fireclay - 1550;

катализатор (железо, магнетит, гематит) - 50.catalyst (iron, magnetite, hematite) - 50.

В качестве газифицирующего агента в соответствующую зону реактора подают воздух в количестве 2300 нм3/час или 2967 кг/час, в том числе, азота - 2255 кг/час и кислорода - 712 кг/час.As a gasification agent, air is supplied to the corresponding zone of the reactor in an amount of 2300 nm 3 / hr or 2967 kg / hr, including nitrogen - 2255 kg / hr and oxygen - 712 kg / hr.

Температура в зоне горения не превышает 1100°С.The temperature in the combustion zone does not exceed 1100 ° C.

Для получения водорода по реакции С+2Н2O→СO2+2Н2↑ и/или СО+Н2O→СO22↑ вместе с воздухом подают водяной пар в количестве 180 кг/час.To produce hydrogen by the reaction С + 2Н 2 O → СО 2 + 2Н 2 ↑ and / or СО + Н 2 O → СО 2 + Н 2 ↑ together with air steam is supplied in the amount of 180 kg / h.

Дополнительно в зону 16 синтеза и гидрирования углеводородов подают водород в количестве около 60 кг/час.Additionally, in the zone 16 of the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons serves hydrogen in an amount of about 60 kg / h.

Выходящие из реактора парогазовые продукты с температурой 240°С и содержащиеся в них углеводороды разделяются на жидкую и газовую составляющие, что осуществляется последовательно в циклоне и конденсаторах, охлаждаемых водой с начальной температурой около 18°С.The gas-vapor products leaving the reactor with a temperature of 240 ° C and the hydrocarbons contained in them are separated into liquid and gas components, which is carried out sequentially in a cyclone and condensers cooled by water with an initial temperature of about 18 ° C.

После системы конденсации газовая составляющая, количество которой составит 3598 кг/час, будет иметь следующий состав, % мас.:After the condensation system, the gas component, the amount of which will be 3598 kg / h, will have the following composition,% wt .:

N2 - 62,67;N 2 - 62.67; CO2 - 25,89;CO 2 25.89; Н2O - 5,92;H 2 O - 5.92; СО - 1,68;СО - 1.68; H2S+SO2 - 1,67;H 2 S + SO 2 - 1.67; Н2 - 0,06;H 2 - 0.06; СН4 - 2,11CH 4 - 2.11

После системы конденсации жидкостная составляющая была подвергнута анализу на хроматографе «Кристаллюкс-4000М» с двумя пламенноионизационными детекторами и кварцевой капиллярной колонкой длиной 30 м и внутренним диаметром 0,53 мм. Объем пробы составил 1 мм3 при следующих условиях:After the condensation system, the liquid component was analyzed on a Kristallux-4000M chromatograph with two flame-ionization detectors and a 30 m long quartz capillary column with an inner diameter of 0.53 mm. The sample volume was 1 mm 3 under the following conditions:

- температура детектора - 300°С;- detector temperature - 300 ° С;

- температура испарителя - 300°С;- evaporator temperature - 300 ° С;

- температура колонок: начальная - 60°С, конечная - 150°С;- column temperature: initial - 60 ° С, final - 150 ° С;

- давление капиллярной колонки - 1 атм;- capillary column pressure - 1 atm;

- скорость развертки - 10°С/мин;- sweep speed - 10 ° C / min;

- расход газов-носителей (азот): 30 см3/мин, 60 см3/мин и 29 см3/мин;- carrier gas consumption (nitrogen): 30 cm 3 / min, 60 cm 3 / min and 29 cm 3 / min;

- расход воздуха - 500 см3/мин;- air consumption - 500 cm 3 / min;

- расход водорода - 60 см3/мин.- hydrogen consumption - 60 cm 3 / min.

Результаты хроматографического анализа сведены в таблицу. Таким образом, жидкостная составляющая, количество которой составило 870 кг/час, имеет следующий состав, % мас.:The results of chromatographic analysis are summarized in table. Thus, the liquid component, the amount of which was 870 kg / h, has the following composition,% wt .:

- фракция C510 - 30- fraction C 5 -C 10 - 30

- фракция С11-C16 - 40- fraction C 11 -C 16 - 40

- фракция С17 и выше - 30- fraction C 17 and above - 30

Выходной поток твердых остатков из зоны выгрузки реактора составил по количеству 1936 кг/час и его структура включает:The output stream of solid residues from the discharge zone of the reactor amounted to 1936 kg / h in quantity and its structure includes:

насадку - 1600;nozzle - 1600; металлический корд - 320;metal cord - 320; утлеродсодержащие (сажа) - 10;carbon-containing (soot) - 10; оксиды металлов - 6.metal oxides - 6.

Пример 2 (сравнительный)Example 2 (comparative)

Как и в предыдущем примере, в реактор непрерывного действия подают смесь, состоящую из 1600 кг/час порезанных кусков шин из изопренового каучука с линейными размерами 20-100 мм и 1600 кг/час насадки. Отличие заключается в качественном составе насадки. Ее единственным компонентом является шамот, имеющий линейные размеры 25-100 мм, при этом катализатор в составе насадки отсутствует.As in the previous example, a mixture consisting of 1,600 kg / h of cut pieces of tires made of isoprene rubber with linear dimensions of 20-100 mm and 1,600 kg / h of nozzle is fed into a continuous reactor. The difference lies in the quality of the nozzle. Its only component is chamotte, which has linear dimensions of 25-100 mm, while there is no catalyst in the packing.

В качестве газифицирующего агента в реактор также подают воздух в количестве 2300 нм3/час.As a gasification agent, air is also fed into the reactor in an amount of 2300 nm 3 / h.

Температура в зоне горения не выше 1100°С.The temperature in the combustion zone is not higher than 1100 ° C.

Выходящие из реактора парогазовые продукты с температурой 200°С и содержащиеся в ней углеводороды разделяются на жидкую и газовую составляющие.Steam-gas products leaving the reactor with a temperature of 200 ° C and the hydrocarbons contained in it are separated into liquid and gas components.

После системы конденсации газовая составляющая, количество которой 3889 кг/час имеет следующий состав, % мас.:After the condensation system, the gas component, the amount of which is 3889 kg / h, has the following composition,% wt .:

N2 - 58,00;N 2 - 58.00; СO2 - 9,30;CO 2 - 9.30; Н2O - 2,60;H 2 O - 2.60; СО - 27,50;СО - 27.50; H2S+SO2 - 1,50;H 2 S + SO 2 - 1.50; Н2 - 1,10H 2 - 1.10

После системы конденсации жидкостная составляющая, количество которой 320 кг/час, имеет следующий состав по хроматографическому анализу, % мас.:After the condensation system, the liquid component, the amount of which is 320 kg / h, has the following composition by chromatographic analysis,% wt .:

- фракция C59 - 40- fraction C 5 -C 9 - 40

- фракция С10-C16 - 30- fraction C 10 -C 16 - 30

- фракция С17 и выше - 30- fraction C 17 and above - 30

Выходной поток твердых остатков из зоны выгрузки реактора по количеству аналогичен примеру 1.The output stream of solid residues from the discharge zone of the reactor in quantity is similar to example 1.

Пример 3Example 3

Исходным сырьем для переработки в реакторе является бытовой мусор с плотностью 200-300 кг/м3, включающий следующие компоненты, % мас.:The feedstock for processing in the reactor is household waste with a density of 200-300 kg / m 3 , including the following components,% wt.:

бумага - 47,0;paper - 47.0; пищевые отходы - 29,0;food waste - 29.0; текстиль - 5,0;textiles - 5.0; стекло и камни - 4,9;glass and stones - 4.9; металл - 4,5;metal - 4.5; пластмасса - 2,0;plastic - 2.0; кожа и резина - 1,8;leather and rubber - 1.8; древесина - 1,0;wood - 1.0; кости - 0,5;bones - 0.5; отсев менее 15 мм - 4,5;screening less than 15 mm - 4.5; прочее - 0,4.other - 0.4. Состав рабочей массы, % мас.:The composition of the working mass,% wt .: вода - 39,65;water - 39.65; зольность - 18,43;ash content - 18.43; углерод - 21,36;carbon 21.36; кислород - 17,52;oxygen - 17.52; сера - 0,13;sulfur - 0.13; водород - 2,80;hydrogen 2.80; азот - 0,13nitrogen - 0.13

После прессования рабочей массы получены брикеты с размерами 150×150×150 мм, следующего состава, % мас.:After pressing the working mass, briquettes with dimensions of 150 × 150 × 150 mm were obtained, the following composition,% wt .:

вода - 20,00;water - 20.00; зольность - 24,40;ash content - 24.40; углерод - 28,32;carbon 28.32; кислород - 23,23;oxygen 23.23; сера - 0,17;sulfur - 0.17; водород - 3,71;hydrogen - 3.71; азот - 0,17nitrogen - 0.17

В реактор непрерывного действия загружают 1600 кг/час брикетов и 1600 кг/час насадки с линейными размерами 25-100 мм, содержащей катализатор в виде железа и оксидов железа.1600 kg / h of briquettes and 1600 kg / h of nozzles with linear dimensions of 25-100 mm containing a catalyst in the form of iron and iron oxides are loaded into a continuous reactor.

В зону подачи воздуха подают газифицирующий агент, в качестве которого используется воздух в количестве 2064 кг/час (1600 нм3/час) и водяной пар в количестве 200 кг/час, а в зону синтеза и гидрирования углеводородов - водород в количестве 30 кг/час.A gasifying agent is supplied to the air supply zone, which uses air in an amount of 2064 kg / h (1600 nm 3 / h) and water vapor in an amount of 200 kg / h, and hydrogen in an amount of 30 kg / h to the synthesis and hydrogenation zone of hydrocarbons. hour.

Процесс горения ведут при температуре около 1000°С.The combustion process is carried out at a temperature of about 1000 ° C.

Выходящие из реактора парогазовые продукты с температурой 190°С и содержащиеся в них углеводороды разделяются на жидкую и газовую составляющие, что осуществляется последовательно в циклоне и конденсаторах, охлаждаемых водой с начальной температурой около 18°С.Steam-gas products leaving the reactor with a temperature of 190 ° C and the hydrocarbons contained in them are separated into liquid and gas components, which is carried out sequentially in a cyclone and condensers cooled by water with an initial temperature of about 18 ° C.

После системы конденсации газовая составляющая, количество которой 2694,5 кг/час, имеет следующий состав, % мас.:After the condensation system, the gas component, the amount of which is 2694.5 kg / h, has the following composition,% wt .:

N2 - 60,50;N 2 - 60.50; СO2 - 37,85;CO 2 - 37.85; Н2O - 1,50;H 2 O - 1.50; СО - 0,05;СО - 0.05; H2S - 0,05;H 2 S - 0.05; Н2 - 0,05H 2 - 0.05

После системы конденсации получена органическая жидкостная составляющая в количестве 320 кг/час, содержащая смесь углеводородов С610 (в том числе октан, бензол, изомеры ксилола).After the condensation system, an organic liquid component of 320 kg / h was obtained containing a mixture of C 6 -C 10 hydrocarbons (including octane, benzene, xylene isomers).

Выходной поток твердых остатков из зоны выгрузки реактора составил по количеству 2020 кг/час и его структура включает, кг/час:The output stream of solid residues from the discharge zone of the reactor amounted to 2020 kg / h in quantity and its structure includes, kg / h:

насадку - 1600;nozzle - 1600; минеральное сырье - 320;mineral raw materials - 320; металл - 90;metal - 90; серосодержащие соединения - 10.sulfur-containing compounds - 10.

Пример 4Example 4

В качестве исходного сырья используется бурый уголь Подмосковного бассейна следующего состава, % мас.:As the feedstock, brown coal of the Moscow Region basin of the following composition is used,% wt .:

вода - 32,00;water - 32.00; зольность - 21,00;ash content - 21.00; углерод - 28,70;carbon 28.70; кислород - 9,00;oxygen - 9.00; сера общая - 2,70;total sulfur - 2.70; водород - 2,20;hydrogen - 2.20; азот - 0,60nitrogen - 0.60

В реактор непрерывного действия загружают 2000 кг/час брикетов бурого угля с линейными размерами 150-100 мм и 2000 кг/час насадки с линейными размерами 75-100 мм, содержащей катализатор в виде железа и оксидов железа.2000 kg / h of brown coal briquettes with linear dimensions of 150-100 mm and 2000 kg / h of packing with linear dimensions of 75-100 mm containing a catalyst in the form of iron and iron oxides are loaded into a continuous reactor.

В зону подачи воздуха реактора подают газифицирующий агент (воздух) в количестве 3870 кг/час или 3000 нм3/час и водяной пар в количестве 300 кг/час, а в зону синтеза и гидрирования углеводородов - водород в количестве 30 кг/час. Процесс горения ведут при температуре не превышающей 1100°С.A gasifying agent (air) in the amount of 3870 kg / hr or 3000 nm 3 / hr and water vapor in the amount of 300 kg / hr are fed to the reactor air supply zone (air), and 30 kg / hr of hydrogen to the synthesis and hydrogenation zone of hydrocarbons. The combustion process is carried out at a temperature not exceeding 1100 ° C.

Выходящие из реактора парогазовые продукты с температурой 190°С и содержащиеся в них углеводороды разделяются на жидкую и газовую составляющие, что осуществляется последовательно в циклоне и конденсаторах, охлаждаемых водой с начальной температурой около 18°С.Steam-gas products leaving the reactor with a temperature of 190 ° C and the hydrocarbons contained in them are separated into liquid and gas components, which is carried out sequentially in a cyclone and condensers cooled by water with an initial temperature of about 18 ° C.

После системы конденсации газовая составляющая, количество которой 4602 кг/час, имеет следующий состав, % мас.:After the condensation system, the gas component, the amount of which is 4602 kg / h, has the following composition,% wt .:

N2 - 64,8;N 2 - 64.8; СO2 - 31,88;CO 2 31.88; Н2O - 2,17;H 2 O - 2.17; СО - 0,2;СО - 0.2; H2S+SO2 - 0,75;H 2 S + SO 2 - 0.75; Н2 - 0,2H 2 - 0.2

После системы конденсации органическая жидкостная составляющая получена в количестве 293 кг/час, содержащая смесь углеводородов С6-C18 (в том числе октан, бензол, изомеры ксилола, декан, н-гексадекан).After the condensation system, the organic liquid component was obtained in an amount of 293 kg / h, containing a mixture of C 6 -C 18 hydrocarbons (including octane, benzene, xylene isomers, decane, n-hexadecane).

Выходной поток твердых остатков из зоны выгрузки реактора составил по количеству 2665 кг/час и его структура включает, кг/час:The output stream of solid residues from the discharge zone of the reactor amounted to 2665 kg / h in quantity and its structure includes, kg / h:

- насадку - 2000- nozzle - 2000

- порошковое минеральное сырье - 420- powder mineral raw materials - 420

- серосодержащие соединения - 25- sulfur-containing compounds - 25

Следует отметить, что упоминаемая в примерах 1, 3 и 4 насадка может быть изготовлена из золы уноса, например Черепетской ГРЭС Тульской области или других электростанций. В дополнение к нейтральной основе зола уноса содержит достаточное количество оксидов железа. В ней также содержится оксид алюминия (Аl2O3), являющийся промотором катализаторов на основе оксидов железа.It should be noted that the nozzle mentioned in examples 1, 3 and 4 can be made of fly ash, for example, the Cherepetskaya state district power station of the Tula region or other power plants. In addition to the neutral base, fly ash contains a sufficient amount of iron oxides. It also contains aluminum oxide (Al 2 O 3 ), which is a promoter of catalysts based on iron oxides.

Аналогично приведенным примерам перерабатываются и другие горючие углерод- и/или углеводородсодержащие продукты.Similarly to the given examples, other combustible carbon and / or hydrocarbon-containing products are processed.

В результате решения поставленных задач были созданы экологически чистый высокопроизводительный способ высокотемпературной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов и реактор для его осуществления, снизилась энергетическая емкость процесса, расширились технологические возможности в части управления химическим составом и увеличении выхода готовых к дальнейшему использованию продуктов, а также улучшилось их качество.As a result of the solution of the set tasks, an environmentally friendly high-performance method for high-temperature processing of combustible carbon and / or hydrocarbon-containing products and a reactor for its implementation were created, the energy capacity of the process decreased, technological capabilities expanded in terms of controlling the chemical composition and increasing the yield of products ready for further use, and their quality also improved.

РЕЗУЛЬТАТЫ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗАCHROMATOGRAPHIC ANALYSIS RESULTS No п/пNo Время, минTime min ДетекторDetector КомпонентComponent Высота, ммHeight mm Площадь, мВ×минArea, mV × min Высота, %Height% Площадь, %Area, % 1one 3,5653,565 ПИД-2PID-2 изопренisoprene 70,868170,8681 1,35851.3585 10,159310,1593 2,26212.2621 22 5,7265,726 ПИД-2PID-2 54,500954,5009 1,23341,2334 7,81307.8130 2,05382.0538 33 7,1567,156 ПИД-2PID-2 65,956565.9565 1,96221.9622 9,45529,4552 3,26733,2673 4four 14,31614,316 ПИД-2PID-2 58,670258,6702 4,49064,4906 8,41078.4107 7,47747.4774 55 18,36918,369 ПИД-2PID-2 16,972516.9725 2,18472.1847 2,43312,4331 3,63783,6378 66 28,22228,222 ПИД-2PID-2 дипентенdipenten 430,5990430,5990 48,826348,8263 61,728761,7287 81,301781,3017 Сумма:Amount: 697,5672697.5672 60,055760,0557 100,00100.00 100,00100.00

Claims (7)

1. Способ переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включающий их послойную высокотемпературную обработку в реакторе в присутствии насадки при подаче кислородсодержащего агента и водяного пара, сжигание, коксование и пиролиз горючих составляющих, образование парогазовой смеси и твердых остатков, их охлаждение, отвод и выведение из рабочего пространства реактора, отличающийся тем, что непосредственно за зоной коксования и пиролиза формируют зону синтеза и гидрирования углеводородов с температурой 250-400°С, в зоне горения поддерживают температуру 850-1300°С, в зоне коксования и пиролиза выделяют химически несвязанный углерод и в зоне горения обрабатывают его водяным паром с образованием свободного водорода, который подают в зону синтеза и гидрирования, последовательно осуществляя синтез и гидрирование углеводородов, при этом внутри рабочего пространства реактора формируют разрежение и процесс ведут в присутствии катализатора, который входит в состав насадки.1. A method of processing combustible carbon and / or hydrocarbon-containing products, including their high-temperature layer-by-layer processing in the reactor in the presence of a nozzle when supplying an oxygen-containing agent and water vapor, burning, coking and pyrolysis of combustible components, the formation of a gas-vapor mixture and solid residues, their cooling, removal and removal from the working space of the reactor, characterized in that immediately after the coking and pyrolysis zone, a zone of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons with a temperature of 250-400 ° C is formed, in Its combustion maintains a temperature of 850-1300 ° С, chemically unbound carbon is emitted in the coking and pyrolysis zone and treated with water vapor in the combustion zone to produce free hydrogen, which is fed to the synthesis and hydrogenation zone, sequentially carrying out the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons, while inside the working space of the reactor form a vacuum and the process is conducted in the presence of a catalyst, which is part of the nozzle. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зону синтеза и гидрирования углеводородов вводят дополнительный водород.2. The method according to claim 1, characterized in that additional hydrogen is introduced into the zone of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что насадка дополнительно содержит химически несвязанный углерод.3. The method according to claim 1, characterized in that the nozzle further comprises chemically unbound carbon. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что насадка выполнена из золы уноса, содержащей химически несвязанный углерод.4. The method according to claim 1, characterized in that the nozzle is made of fly ash containing chemically unbound carbon. 5. Реактор для переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включающий герметичную рабочую камеру с расположенными в технологической последовательности рабочими зонами: выгрузки твердых остатков переработки с выгрузным окном, подачи воздуха и водяного пара через соответствующие каналы, нагрева воздуха и водяного пара, горения, коксования и пиролиза, нагрева продуктов переработки, отбора парогазовой смеси с, по меньшей мере, одним каналом отбора, и зоной загрузки продуктов переработки со шлюзом, причем каждая зона снабжена, по меньшей мере, одним температурным датчиком, а зоны нагрева воздуха и водяного пара, и отбора парогазовой смеси снабжены датчиками давления, при этом рабочая камера содержит оснащенную дополнительными температурными датчиками зону синтеза и гидрирования углеводородов, расположенную непосредственно за зоной коксования и пиролиза.5. A reactor for the processing of combustible carbon and / or hydrocarbon-containing products, including a sealed working chamber with working areas arranged in a technological sequence: unloading solid processing residues with an unloading window, supplying air and water vapor through appropriate channels, heating air and water vapor, burning coking and pyrolysis, heating of the processed products, selection of a gas-vapor mixture with at least one selection channel, and a loading zone for the processed products with a gateway, each zone equipped with at least one temperature sensor, and the heating zone of air and water vapor, and the selection of the gas mixture is equipped with pressure sensors, while the working chamber contains equipped with additional temperature sensors zone for the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons located directly behind the coking and pyrolysis zone. 6. Реактор по п.5, отличающийся тем, что зона синтеза и гидрирования углеводородов выполнена с возможностью поддерживания рабочей температуры 250-400°С.6. The reactor according to claim 5, characterized in that the zone of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons is configured to maintain a working temperature of 250-400 ° C. 7. Реактор по п.5, отличающийся тем, что зона синтеза и гидрирования углеводородов снабжена, по меньшей мере, двумя, расположенными на разных уровнях, каналами дополнительной подачи водорода. 7. The reactor according to claim 5, characterized in that the zone of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons is equipped with at least two channels of additional hydrogen supply located at different levels.
RU2008148491/15A 2008-12-10 2008-12-10 Method of processing carbon and/or carbon containing products and reactor for implementation of this method RU2385343C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008148491/15A RU2385343C1 (en) 2008-12-10 2008-12-10 Method of processing carbon and/or carbon containing products and reactor for implementation of this method
PCT/RU2009/000675 WO2010068139A1 (en) 2008-12-10 2009-12-08 Method for processing carbon- and/or hydrocarbon-containing products and reactor for implementing said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008148491/15A RU2385343C1 (en) 2008-12-10 2008-12-10 Method of processing carbon and/or carbon containing products and reactor for implementation of this method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2385343C1 true RU2385343C1 (en) 2010-03-27

Family

ID=42138397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008148491/15A RU2385343C1 (en) 2008-12-10 2008-12-10 Method of processing carbon and/or carbon containing products and reactor for implementation of this method

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2385343C1 (en)
WO (1) WO2010068139A1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495076C1 (en) * 2012-07-25 2013-10-10 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз" Method of processing flammable carbon- and/or hydrocarbon-containing products, reactor for implementing said method (versions) and apparatus for processing flammable carbon- and hydrocarbon-containing products
RU2544669C1 (en) * 2014-02-03 2015-03-20 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз" Method for processing combustible carbon- and/or hydrocarbon-containing products, and reactor for implementing it
RU2591075C1 (en) * 2015-05-12 2016-07-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) Poly-generating energy system
RU2668447C1 (en) * 2017-09-25 2018-10-01 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") Method of gasification of solid fuel and device for its implementation
RU2762192C1 (en) * 2018-08-31 2021-12-16 Макс Айхер Гмбх Унд Ко. Кг Method for producing coking product
RU2814012C2 (en) * 2022-07-18 2024-02-21 Гончаров Александр Сергеевич Method for regenerating waste organic polymers of arbitrary composition

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2610087B1 (en) * 1987-01-22 1989-11-24 Aerospatiale PROCESS AND DEVICE FOR THE DESTRUCTION OF SOLID WASTE BY PYROLYSIS
RU2062284C1 (en) * 1994-06-23 1996-06-20 Институт химической физики в Черноголовке РАН Method to process inflammable wastes like worn tires or similar rubber wastes
AU725292B2 (en) * 1996-09-02 2000-10-12 Fioter Oy Method for treating waste material containing hydrocarbons
RU2208203C2 (en) * 2001-07-30 2003-07-10 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Installation for pyrolysis of waste of composite materials
JP4038059B2 (en) * 2002-03-14 2008-01-23 株式会社まさなみ鉄工 Waste continuous carbonization equipment
MD3193C2 (en) * 2004-11-23 2007-06-30 ДИНТОВ Валерий Process for thermochemical gasification of carboniferous raw material

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495076C1 (en) * 2012-07-25 2013-10-10 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз" Method of processing flammable carbon- and/or hydrocarbon-containing products, reactor for implementing said method (versions) and apparatus for processing flammable carbon- and hydrocarbon-containing products
WO2014017955A2 (en) 2012-07-25 2014-01-30 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз" Method for processing combustible carbon-containing and/or hydrocarbon-containing products, reactor for implementing same (variants) and apparatus for processing combustible carbon-containing and/or hydrocarbon-containing products
WO2014017955A3 (en) * 2012-07-25 2014-04-03 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз" Method for processing combustible products, reactor for implementing same (variants) and apparatus comprising said reactor
CN104937076A (en) * 2012-07-25 2015-09-23 因特加研究与生产股份有限公司 Method for processing combustible products, reactor for implementing same (variants) and apparatus comprising said reactor
RU2544669C1 (en) * 2014-02-03 2015-03-20 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз" Method for processing combustible carbon- and/or hydrocarbon-containing products, and reactor for implementing it
WO2015115942A1 (en) * 2014-02-03 2015-08-06 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз" Method for processing combustible carbon- and/or hydrocarbon-containing products and reactor for the implementation thereof
RU2591075C1 (en) * 2015-05-12 2016-07-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) Poly-generating energy system
RU2668447C1 (en) * 2017-09-25 2018-10-01 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") Method of gasification of solid fuel and device for its implementation
RU2762192C1 (en) * 2018-08-31 2021-12-16 Макс Айхер Гмбх Унд Ко. Кг Method for producing coking product
RU2814012C2 (en) * 2022-07-18 2024-02-21 Гончаров Александр Сергеевич Method for regenerating waste organic polymers of arbitrary composition

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010068139A1 (en) 2010-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Song et al. Characterization of the products obtained by pyrolysis of oil sludge with steel slag in a continuous pyrolysis-magnetic separation reactor
Zabaniotou et al. Pyrolysis of used automobile tires and residual char utilization
US4732091A (en) Pyrolysis and combustion process and system
Qin et al. Recovery of energy and iron from oily sludge pyrolysis in a fluidized bed reactor
CA2710168C (en) Autothermal method for the continuous gasification of carbon-rich substances
US4618735A (en) Process and apparatus for the conversion of sludges
KR101955740B1 (en) Method for the parallel production of hydrogen and carbon-containing products
CN102341485B (en) Process and system for thermochemical conversion of biomass
RU2385343C1 (en) Method of processing carbon and/or carbon containing products and reactor for implementation of this method
MXPA05000222A (en) Method for the production of hydrogen-containing gaseous mixtures.
RU2544669C1 (en) Method for processing combustible carbon- and/or hydrocarbon-containing products, and reactor for implementing it
CN100488866C (en) Hydrocarbon material processing system and method
CN103154201B (en) Method for decomposing organic substance into lower molecules, and method for utilizing exhaust gas generated by metallurgical furnace
JP6070580B2 (en) Method and system for reducing the molecular weight of organic substances
UA79216C2 (en) Method for preparation of motor fuel from coal
JP2013173884A (en) Method and apparatus for gasifying organic substance
Lee et al. Different pyrolysis kinetics and product distribution of municipal and livestock manure sewage sludge
Serrano et al. Waste tyres valorisation through gasification in a bubbling fluidised bed: An exhaustive gas composition analysis
KR101397378B1 (en) Apparatus for two-stage pyrolysis and gasfication and method thereof
MXPA06012084A (en) Method and apparatus for gasifying waste automotive tires to produce high quality solid carbon and non-condensable synthesis gas.
JPH09235559A (en) Utilization of residue and waste in terms of material and energy in upright furnace
RU2251483C2 (en) Worn tires processing method and a device of its realization
JP5835003B2 (en) How to make organic materials
CN104136580A (en) Method for lowering molecular weight of organic substance
JP5906805B2 (en) How to operate a blast furnace or steelworks

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180320

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181211